В эпоху Kraepelin, Alzheimer, Bleuler были описаны симптомы деменции, шизофрении и биполярного аффективного расстройства, которые сохраняются и в современных классификациях психических расстройств, как возможности, так и проблемы, связанные с пониманием этиологии этих психических расстройств, уже были очевидны. Выявление глубокой атрофии головного мозга в сочетании с обнаружением "нервных бляшек" и других патологоанатомических и гистологических находок в посмертной ткани, связанных с когнитивными, эмоциональными и поведенческими изменениями при деменции, указывали на то , что многие нейропсихиатрические расстройства базируются на идентифицируемых неврологических и патофизиологических субстратах.
Несмотря на то, что более 15 000 статей, опубликованных в PubMed на тему «магнитно-резонансной томографии и психиатрии», и почти 3000 статей, написанных для «позитронно-эмиссионной томографии и психиатрии», исследователям по большому счету не удалось обнаружить биомаркеров нейровизуализации определенных психических расстройств, соответствующих психиатрическим диагнозам или методам лечения. Есть много факторов, которые, вероятно, способствовали отсутствию прогресса в этом направлении, начиная от отсутствия достаточно масштабных исследований, специально предназначенных для психиатрии , а также из-за отсутствия достаточно четкого понимания биологии этих расстройств и сути информационных биомаркеров. Тем не менее, нейровизуализация особенно за последние 30 лет сформировалась , как критически важная исследовательская стратегия, использующая все более расширенный набор доступных инструментов, в том числе рентгенографических (на основе рентгеновских лучей), основанных на магнитном резонансе (MRI, DTI, fMRI, ASL , MRA, MRS), эмиссионной томографиb ( PET, OFECT ), инфракрасных спектроскопических и электрофизиологических (электроэнцефалография, магнитоэнцефлография) подходах к оценке структуры, функции и нейрохимии человеческого мозга. Эти современные технологии оказались полезными для проверки старых патофизиологических гипотез, расширения возможностей в области когнитивной нейронауки, выявлении новых механизмов в патогенезе психических расстройств и начала определения вклада макроуровней в поведение и генез заболеваний психической сферы.
Вклад методов визуализации в тестирование патофизиологических гипотез, пожалуй, лучше всего иллюстрируется в работах, посвященных роли дофамина в патологии шизофрении. К середине 70-х годов прошлого века было выдвинуто предположение о том, что дофамин играет центральную роль в генезенарушений психической сферы : 1) амфетамин, по-видимому, вызывает психотические симптомы у людей, ранее не диагностированных с психотическим расстройством, и ухудшение симптомов у пациентов с диагнозом шизофрения; 2) модели животных предполагают, что эффекты амфетамина опосредованы, по крайней мере, частично, дофамином; и 3) психотические симптомы можно лечить путем истощения дофамина в структурах мозга или блокирования рецепторов дофамина.
Потребовалось около 25 лет исследований ( изображений , полученных с помощью SPECT и PET) для возможности слежения за низкоаффинными радиоизотопами D2-дофаминового рецептора и обнаружения индуцированного амфетамином смещения D2-радиоизотопов от рецепторов, как косвенных показателей высвобождения дофамина. Эти исследование, в конечном счете, продемонстрировали, что: 1) при шизофрении отмечается увеличение высвобождения дофамина, в том числе у пациентов, не принимавших лекарств; 2) увеличение дофамина является признаком измененной активности ассоциативной части полосатого тела, а не вентрального лимбического стриатума или коры; 3) усиление выброса дофамина связано с психотическими симптомами и менее выражено у больных шизофренией без психоза 4) степень увеличения занятости D2-рецепторов дофамином у пациентов коррелировала с прогнозируемым оптимальным заполнением этих рецепторов лекарствами-антагонистами рецептора D2, то есть, это лечение работало путем снижения передачи дорсальной части полосатого тела (сигнала D2 ) до уровня более низкого , чем у здоровых субъектов. Дальнейший прогресс в этом направлении , показал , что помимо нарушений передачи сигналов дофамина в более широком нейробиологическом контексте, наблюдаются и первичные аномалии в сигналах глутамата, которые могут приводить к гиперактивности введений дофамина в полосатое тело ( стриатум).
Несмотря на то, что функциональная МРТ мало способствовало постановке диагноза психического расстройства или эффективности лечение, она все же сыграла ключевую роль в трансляционной когнитивной нейронауке. Например, исследования fMRI включали в себя схемы патогенеза , связанные с амигдалой (например, миндалина , вентральный стриатум, орбитальная лобная кора, передняя мандибулярная область , островок, передний гиппокамп) при формировании ( Buchel and Dolan, 2000 ), реконсолидации ( Schiller and Phelps, 2011 ) , и исчезновении ( LaBar et al., 1998 ) чувства страха. Эти работы также поддерживали модели теории, , связанные с этими же схемами при тревожных расстройствах, и являлись доказательствами того, что когнитивно-поведенческие ( Barsaglini et al., 2013 ) и фармакологические методы лечения являются здесь достаточно эффективными. Были также обнаружены связи определенных структур мозга, ответственных за "феномен вознаграждения" с зависимостями, касающимися патологического поведения (например, при игромании и сексуальных девиациях) и злоупотребления психоактивными веществами (алкоголем, кокаином, опиатами) или продуктами питания ( нервная булимия, неспецифические расстройства пищевого поведение , переедание ). Кроме того, fMRI предоставила информацию о способах формирования зависимости от психоактивных веществ , о приобретении и угашении павловских условных реакций, вызванных стрессом и процессами восстановления влечений, инструментальном обучении, связанном с наградами, и формировании привычек. Элементы этих же схем и субстратов участвуют в формировании таких психопатологических синдромах , как: андедония, связанная с депрессией, негативные симптомы при шизофрении, психотические формы бреда и навязчивые идеи ( обсессивно - компульсивное расстройство). И , все же , эти исследования как бы выводили общие макроциклы ( макроструктуры , большие нейронные сети и пр. ) при широком спектре психических расстройств (психиатрических диагнозов), не проливая свет на патологию на уровне "микросхем", синаптическом или молекулярном уровнях.
Нейровизуализация также помогла выявить нарушения связей в коре мозга при психических расстройствах , приводящих к инвалидности больных. При шизофрении результаты исследований с помощью методов нейровизуализации показали постепенное уменьшение объема кортикального серого и белого вещества на МРТ ( Olabi et al., 2011 ), снижение "целостности следов" белого вещества, измеренное с помощью DTI ( Fitzsimmons et al., 2013 ), аномалии активности мозга (поддержания функциональной связности) ( Yu et al., 2012 ) и дефицит сигналов фоновой активности высокочастотных кортикальных колебаний на ЭЭГ ( Uhlhaas, 2013 ). Несмотря на то, что некоторые исследования подчеркивают региональные изменения, в частности, с вовлечением префронтальной коры или височной коры, в других исследованиях отмечается наличие глобальных изменений или крупномасштабных сдвигов в структуре (Anticevic et al., 2013 ) или "организационной структуры" функциональной связности коры. Исследования функциональной связности сопровождались исследованиями fMRI, фиксирующими снижение активации нейронных цепей, обслуживающих широкий спектр когнитивных функций и снижение функциональной связности в этих схемах, поскольку они активировались во время выполнения ( решения) задач.
Методы нейровизуализации также дают представление о связях между нейро-воспалением, глиальной дисфункцией и синаптической дисфункцией глутамата при депрессии ( Krystal et al., 2013 ; Miller et al., 2009 ). Нейроглия особенно уязвима к "травматизации" , вызванной воспалительными процессами, в соответствии с посмертными данными об уменьшении глиальных популяций, во время депрессии ( Sanacora and Banasr, 2013). Было выссказано предположение, что эти глиальные дефициты уменьшают способность глиии "принимать" и активировать глутамат, повышая уровень экстрасинаптического глутамата. Предполагается, что это является следствием подавления высвобождения синаптического глутамата через метаботропные глутаматные рецепторы (mGluR2) и постсинаптически, вызывая ослабление синаптических связей за счет чрезмерного стимулирования экстрасинаптических NMDA-рецепторов, особенно рецепторов, несущих субъединицу NR2B ( Krystal et al., 2013 ).
Магнитно-резонансная спектроскопия (MRS) показала себя мощным инструментом, характеризующим нарушения функциональной целостности нейронных и глиальных механизмов в энергетическом метаболизме и нейротрансмиссии аминокислот, связанных с психическими расстройствами. 13C-MRS с использованием глюкозы и ацетата с 13C-глюкозой в качестве метаболических индикаторов позволяет характеризовать воздействия глиальной дисфункции и ослабление энергетического метаболизма в мозге и нейротрансмиссии глутамата на животных моделях ( Banasr et al., 2010 ) и характеризует эффективность глутаматергической передачи и , следовательно , показателей энергетики клеток у животных ( Chowdhury et al., 2012 ). Исследования с помощью 1H-MRS-спектроскопии выявили снижение глутаматергической и гамкергической нейротрансмиссии у пациентов с депрессией ( Sanacora et al., 2000). Однако, интерпретация результатов большого числа исследований 1H-MRS, измеряющих уровень глутамата натрия и глутамина, представляется более сложной , поскольку эти показатели не просто или напрямую связаны со скоростью нейротрансмиссии глутамата. Таким образом, неясно, почему кетамин, препарат, который, как известно, увеличивает высвобождение глутамата в некоторых сетях нейронов, повышает только уровень глутамата, но не общий уровень глутамата и глутамина в одних исследованиях ( Stone et al., 2012 ), или повышает уровень глутамина, но не глутамата - в других ( Rowland et al., 2005 ). Отметим, что сегодня 13C-MRS в сочетании с использованием изотопных индикаторов остается единственным спектроскопическим методом, характеризующим нейронный и глиальный энергетический обмены.
К сожалению, методы нейровизуализации еще не зарекомендовали себя , как эффективный метод диагностики психических расстройств. Векторное компьютерное обучения было использовано для анализа структурным данным MRI, DTI и fMRI с целью выявления моделей результатов, которые могли бы заменить симптомы в качестве основы для психиатрических диагнозов. Это теоретический подход, посредством которого компьютер идентифицирует шаблоны в зависимой мере, максимизирующий различия в подгруппах при любом наборе данных, т.е. "классифицирует субъекты". Если бы психиатрические диагнозы были основаны просто на дискретных моделях изменений в наборе мер, например, в точках данных при МРТ ( MRI) -сканировании, этот подход мог бы оказаться средством, способствующим точной постановке психиатрических диагнозов. Отметим, что данный подход был применен к целому ряду психиатрических диагнозов, включая шизофрению, биполярное аффективное расстройство и большую депрессию.
На сегодняшний день исследования с помощью методов нейровизуализации , по-видимому, способны отделять здоровых субъектов от пациентов с диагнозом шизофрения с точностью до 70-90% и отделять пациентов с биполярным расстройством от обеих групп с более низкими уровнями точности. Однако , очевидным, что эти методы визуализации не обладают надежностью или дискриминационной валидностью , позволяющий вести или улучшить диагностический процесс вне клинических интервью ( консультаций психиатра). Все же , эти подходы были применены к относительно небольшим образцам (<100 / группа), а гораздо более крупные когорты пациентов, по - видимому, могут показать большую чувствительность и специфичность, если текущие диагностические категории окажутся грубо репрезентативными для дискретных единиц изменений структуры и функции мозга.
Не следует делать вывод, что доступные сегодня методы нейровизуализации способны информировать о том или ином клиническом диагнозе Перекрытие генов, способствующих возникновению широкого спектра психических расстройств, предполагает, по меньшей мере, модель, при которой более общему риску, связанному с вариациями генома человека, придается и более высокая симптоматическая / диагностическая специфичность по отношению к другим факторам или на других уровнях анализа , То, что они остаются неопределенными, не говорит о том, что помимо генетического перекреста существует также пересечение на уровне макроконтура, лежащее в основе этих условий. Отсюда не следует, что чем больше совпадений результатов нейровизуализации с клиническими диагнозами , тем сложнее будет использовать эти данные для диагностических целей.
Современные методы визуализации также ограничены, поскольку они описывают структуру мозга, его функциональную активность и нейрохимию с гораздо более низким пространственным и временным разрешением или сниженной чувствительностью по сравнению с более инвазивными и информативными методами, которые могут быть применены например, к исследованиям проводимым на животных. Наблюдения указывают на критические , технические пробелы в способности методов нейровизуализации характеризовать структуру, функцию и химию "микросхем" мозга, что представляет собой фундаментальное препятствие для перевода знаний с уровня генов, белков, клеток, локальных сетей, распределенных сетей нейронов, и поведения на симптомы тех или иных психических болезней. Неспособность зафиксировать разнообразие молекулярных, синаптических, клеточных и "микросхемных" механизмов, в настоящее время выходящих за рамки возможностей нейровизуализации и которые могут вызвать общие нарушения функции макроциркуляции, представляет собой потенциально фундаментальную проблему для применения методов нейровизуализации в целях диагностики и контроля безопасности и эффективности лечения психических расстройств.
Вероятно, могут существовать способы создания эвристических и вычислительных моделей, которые позволят исследователям в области нейронаук преодолевать пробелы в знаниях между фундаментальными и клиническими исследованиями в области нейробиологии. Возможно, за счет объединения результатов нейровизуализации с данными генетики, фармакологии, данными полученными на животных моделях, посмортальных тканей человека , плюрипотентных стволовых клетках, культивируемых нейроэпителиальных клеток и клинических наблюдений. Однако, сегодня эти интегративные стратегии в настоящее время в основном носят исследовательский характер и недоступны клиницистам. Также отметим, что современные подходы к нейровизуализации мозга еще не позволяют найти новые методы лечения психических расстройств.
Добавить комментарий